广泛的化学成分图揭示了行星富含碳的有机诞生环境

HD 163296中的氰化氢

这张来自年轻恒星HD163296的ALMA数据合成图像显示,氰化氢的排放覆盖了艺术家对星场的印象。地图项目放大了氰化氢和行星形成盘中的其他有机和无机化合物,以更好地了解年轻行星的组成,以及合成物是如何ons链接到原行星盘中行星形成的位置。来源:ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/D.Berry(NRAO),K.Öberg等人(地图)

科学家之间的连接,其中行星形成,它们是由什么样的点。

使用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列科学家组成的国际合作(ALMA)已经完成了最广泛的化学成分图谱原文象磁盘这项新的研究揭示了分子在行星系统形成过程中的作用,以及这些年轻的行星是否会形成正在形成的茎具有寄主生命所需的功能。该项目的结果,被恰当地称为“地图”,或者称为“具有行星形成尺度ALMA的分子”,将出现在即将出版的20篇论文的《地球》特别版中天体物理学杂志副刊系列.

行星是在围绕年轻恒星的尘埃和气体盘(也称为原行星盘)中形成的。这些盘中的化学成分或分子可能对行星本身产生影响,包括行星形成的方式和地点、行星的化学成分以及这些行星是否具有维持生命所必需的有机成分。地图特别关注了围绕年轻恒星IM Lup、GM Aur、AS 209、HD 163296和MWC 480的原行星盘,在这些地方已经发现了行星形成的证据。该项目带来了多项令人兴奋的发现,包括尘埃和化学亚结构之间的联系,以及恒星内盘区域存在大量有机分子库。

围绕年轻恒星的原行星盘中的气体和尘埃

在这位艺术家的构思中,行星是由围绕年轻恒星的原行星盘中的气体和尘埃形成的。气体由许多不同的分子组成,包括氰化氢和与地球生命发展有关的更复杂的腈以及其他有机和无机化合物。从简单的有机化合物到更复杂的是,盘中某个特定位置的分子汤决定了在那里形成的行星的未来,并决定了该行星是否能够维持我们所知的生命。来源:M.Weiss/天体物理中心/哈佛&史密森学会

哈佛和史密森天体物理中心的天文学家KarinÖberg说:“有了ALMA,我们能够看到分子是如何分布在目前正在聚集的系外行星上的。”(终审法院)以及地图的首席调查员。“我们看到的一件真正令人兴奋的事情是,围绕这五颗年轻恒星形成行星的圆盘是一类特殊有机分子的工厂,这种分子被称为腈,与地球上生命的起源有关。”

像HCN,C2H和H2CO简单的有机分子在整个项目中观察到前所未有的细节,这要归功于ALMA的频带3和频带6个的接收器的灵敏度和分辨率。“In particular, we were able to observe the amount of small organic molecules in the inner regions of disks, where rocky planets are likely assembling,” said Viviana V. Guzmán, an astronomer at Pontificia Universidad Católica de Chile’s Instituto de Astrofísica, lead author on MAPS VI and a MAPS co-Principal Investigator. “We’re finding that our own Solar System is not particularly unique, and that other planetary systems around other stars have enough of the basic ingredients to form the building blocks of life.”

科学家还观察到更复杂的有机分子,如HC3N、CH3CN和c-C3H2尤其是含碳的,因此最有可能作为较大益生元分子的原料。虽然这些分子以前在原行星盘中被发现过,但MAPS是第一次以极高的空间分辨率和灵敏度对多个盘中的分子进行系统研究,也是第一次在小规模和如此大量的情况下发现这些分子的研究。“我们发现更多的有机分子比预期的多,这是一个10到100倍的因素,位于太阳系尺度的内圆盘上,它们的化学反应类似于太阳系彗星,”利兹大学天文学家John Ilee和IMAX IX的主要作者说。“这些大有机分子的存在意义重大,因为它们是简单的碳基分子(如在太空中大量存在的一氧化碳)与创造和维持生命所需的更复杂分子之间的垫脚石。”yabovip2021

然而,分子并不是均匀分布在行星形成盘上,如地图III和IV所示,这表明,虽然一般的盘组成似乎与太阳系相似,但以高分辨率放大显示出某些成分的多样性,可能导致行星之间的差异。CfA天文学家、地图三和地图四的主要作者查尔斯·劳(Charles Law)说:“原行星盘中的分子气体通常存在于一系列不同的环和间隙中。”。但是,在不同的分子发射线中观察到的同一个星盘通常看起来完全不同,每个星盘都有多个分子面。这也意味着,不同星盘中的行星,甚至同一星盘中不同位置的行星,可能在完全不同的化学环境中形成这意味着一些行星的形成有必要的工具来建立和维持生命,而附近的其他行星可能没有。

这些截然不同的环境之一发生在周围的空间中朱庇特-就像行星一样,科学家发现气体中的碳、氧和较重元素含量较低,而碳氢化合物(如甲烷)含量较高。密歇根大学天文学家、《地图七》(MAPS VII)的主要作者亚瑟·博斯曼(Arthur Bosman)说:“原行星盘中的化学物质应该通过形成行星而遗传。”。“我们的发现表明,许多气态巨行星可能在极度缺氧(yabovip2021富碳)的大气中形成,这挑战了目前对行星组成的预期。”

两者都在一起,地图是提供正是:地图科学家跟随,连接气体和尘埃之间的点在原行星盘和行星,最终从他们形成创造一个行星系统。“A行星的组合物是在其被形成在磁盘上的位置的记录,”博斯曼说。“连接地球和磁盘组成,使我们能够对进入地球的历史,有助于我们理解它形成的力量。”

国家科学基金会(NSF)的天文学家兼ALMA项目官员乔·佩斯(Joe Pesce)指出:“地球以外是否存在生命是人类的基本问题之一。我们现在知道,行星无处不在,下一步是确定它们是否具备我们所知的生命所需的条件(以及这种情况有多普遍)。MAPS计划将帮助我们更好地回答这些问题。ALMA对远离地球的生命前体的搜索补充了实验室和地球上热液喷口等地方进行的研究。”

Öberg补充说,“地图是科学家们利用ALMA及其前体对行星形成盘的化学进行了几十年研究的成果。虽然地图当时只调查了五个盘,但直yabovip2021到现在,我们还不知道这些盘的化学成分有多复杂,视觉效果有多惊人。地图首先回答了我们无法想象aski的问题几十年前,他还向我们提出了许多问题要回答。”

了解有关地图计划的更多信息,请访问项目网站.

强调论文

“在行星形成尺度(地图)I上具有ALMA的分子:项目概述和亮点,”K.Öberg等人,天体物理学杂志副刊系列,预览[https://arxiv.org/pdf/2109.06268.pdf]

“分子与ALMA在行星形成秤(MAPS)III:径向化学子结构特性” C. Law等人,天体物理学杂志副刊系列,预览[https://arxiv.org/pdf/2109.06210.pdf]

“在行星形成尺度(地图)上具有ALMA的分子。IV:分子的发射表面和垂直分布,”C.Law,天体物理学杂志副刊系列,预览[https://arxiv.org/pdf/2109.06217.pdf]

“分子与ALMA在行星形成秤(MAPS)VI:小有机物HCN,C2H和H2CO的分布,” V. Guzman等人,天体物理学杂志副刊系列,预览[https://arxiv.org/pdf/2109.06391.pdf]

“分子与ALMA在行星形成秤(MAPS)VII:亚恒星O / H和C / H和行星馈送气体中superstellar C / O,” A.博斯曼等人,天体物理学杂志副刊系列,预览[https://arxiv.org/pdf/2109.06221.pdf]

“分子与ALMA在行星形成秤(MAPS)IX:‘分布和大的有机分子HC3N的性质,CH 3 CN,和c-C3H2,’J. Ilee等人,天体物理学杂志副刊系列,预览[https://arxiv.org/pdf/2109.06319.pdf]

关于阿尔玛

阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(ALMA)是一个国际天文设施,是欧洲南半球天文研究组织的合作伙伴(股票期权),美国国家科学基金会(NSF)和日本与智利共和国合作自然科学全国学院(NINS)。ALMA是由欧洲南方天文台在与中央研究院(AS)在台湾的合作与加拿大国家研究委员会(NRC)和科学技术部(MOST)和NINS合作代表其成员国,由美国国家科学基金会的资助和韩国天文与空间科学研究所(KASI)。

ALMA建造和操作由ESO代表其成员国的领导;由美国国家射电天文台(NRAO),由联合大学管理公司(AUI),代表北美的;并通过代表东亚的日本国立天文台(日本国家天文台)。联合ALMA天文台(龙安)提供建设的统一领导和管理,调试和ALMA的操作。

成为第一个发表评论关于“广泛的化学成分映射揭示富碳,行星的诞生有机环境”

留言

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。